集成电路设计技术与工具 集成电路版图设计.ppt

第4章 集成电路版图设计 集成电路版图与PCB版图区别 前者包括布线和器件结构 后者只有布线 电路 集成电路 版图设计 掩膜版制造 光刻等制造工艺 封装与测试 光 刻 4.1 引言 版图(Layout)是集成电路从设计走向制造的桥梁，它包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据。 设计规则是如何向电路设计及版图设计工程师精确说明工艺线的加工能力，就是设计规则描述的内容。包括几何设计规则、电学设计规则、布线规则。 设计规则是各集成电路制造厂家根据本身的工艺特点和技术水平而制定的。因此不同的工艺，就有不同的设计规则。 掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图形尺寸与芯片上物理层的尺寸直接相关。 4.2 版图几何设计规则 版图设计规则：是指为了保证电路的功能和一定的成品率而提出的一组最小尺寸，如最小线宽、最小可开孔、线条之间的最小间距、最小套刻间距等。 设计规则反映了性能和成品率之间可能的最好的折衷。规则越保守，能工作的电路就越多(即成品率越高)；然而，规则越富有进取性，则电路性能改进的可能性也越大，这种改进可能是以牺牲成品率为代价的。 描述几何设计规则的方法：微米规则和λ规则。 层次与层次标记 把设计过程抽象成若干易于处理的概念性版图层次，这些层次代表线路转换成硅芯片时所必需的掩模图形。 N阱设计规则 P+、N+有源区设计规则 Poly层的设计规则 Contact层的设计规则 Metal层的设计规则 Pad层的设计规则 问题讨论 阱的间距和间距的规则 MOS管的规则 接触 金属与有源区 金属与多晶硅 VDD和VSS（衬底接触） 4.3 电学设计规则与布线 电学设计规则给出的是由具体的工艺参数抽象出的电学参数，是电路与系统设计模拟的依据。 不同的工艺线和工艺流程，电学参数有所不同。 描述内容：晶体管模型参数、各层薄层电阻、层与层间的电容等。 几何设计规则是图形编辑的依据，电学设计规则是分析计算的依据。 布线规则 布线层选择，尽可能降低寄生效应。 电源线和地线应尽可能用金属线走线；多采用梳状结构，避免交叉。 禁止在一条金属走线的长信号线下平行走过另一条用多晶硅或扩散区走线的长信号线。 压焊点离芯片内部图形的距离不应少于20μm。 4.4 晶体管版图设计 晶体管是集成电路版图中最基本和最重要的器件 双极型晶体管版图设计的基本原则以及设计要点 MOS晶体管版图设计的基本原则以及设计要点 设计技巧需在实践中不断总结 4.4.1 双极型晶体管的版图设计 双极型集成电路版图设计的注意点： （1） 吃透电路的设计思想，弄清电路的工作原理； （2）了解现有的工艺水平和工艺方法 ； （3）认真考虑成品率问题。 当然，有的工程技术人员，既是电路设计者，又是版图设计者，这样将会更好地把电路设计和版图设计融为一体，更有利于实现电路设计的意图。 双极集成电路中元件的形成过程和元件结构 B E C 典型数字集成电路中NPN晶体管剖面图 一、双极型晶体管版图设计特点 双极型集成电路版图设计一般原则： 隔离区划分原则 几何对称设计 热对称设计 图形尺寸选择原则 二、双极型晶体管的图形设计 在设计集成电路元件的图形和尺寸时，要综合考虑工艺水平的限制和对电路性能指标的要求。 集成电路中对晶体管的要求主要是： (1) 有一定的fT； (2) 满足要求的开关时间； (3) 能承受一定的电流； (4) 具有较低的噪声系数； (5) 具有一定的耐压。 ? 在设计电路中的某一管子时，对上述各项要求不能同等地考虑，应首先弄清此管子在电路中的作用，抓住主要矛盾，设计出符合要求的管子。 双极型晶体管的图形设计（1） 一般双极型晶体管的设计步骤 ①根据BVCBO，同时参照rcs、Cjc的要求选择外延层电 阻率